Made available in DSpace on 2016-06-02T19:03:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5096.pdf: 8198780 bytes, checksum: 111ff0c36ae2d9c790f8a8d7129dccba (MD5) Previous issue date: 2013-03-22 / Universidade Federal de Sao Carlos / Computed Tomography (CT) images, in many cases, need to be acquired with low photon counting due to low exposure time to the rays of the CT scanner to reduce the radiation doses to the maximum possible (in Medicine, the ALARA principle As Low As Reasonably Achievable) or even for reasons of cost, obtaining projections corrupted by Poisson noise. Invoking the Central Limit Theorem, the reconstructed images tend to be corrupted by Gaussian noise. Moreover, it was observed that this noise remains signal-dependent after the reconstruction. Thus, this work proposes to denoise the reconstructed images (post-filtering), by adopting an a priori contextual model by using Markov Random Field (MRF), to improve the visual quality of the image. Basically, for contextual filtering two approaches were considered. One uses iterative algorithms for combinatorial optimization such as ICM (Iterated Conditional Modes), GSA (Game Strategy Approach) and MPM (Maximizer of the Posterior Marginals). And the other uses variations of the Wiener filter by considering Fisher Information, Separable MRF and Isotropic MRF. Also, to address the issue of signal-dependent noise, three new methods for its local variance estimation, as well as ways to consider this model in both iterative and those based on Wiener filter methods were investigated. The proposed methods were applied to simulated and real CT images that were reconstructed by Filtered Backprojection (FBP) and Projections Onto Convex Sets (POCS) algorithms. Furthermore, the use of Non Local Means method has been proposed for a better estimate of the noise-free image. Finally, several experiments were conducted and the results were compiled and presented comparing the various methods, including the state-of-the-art Non Local Means method, showing that the context and the consideration of signal-dependent noise can contribute to CT denoising by improving the Signal-to-Noise Ratio and therefore allow a reduction in the radiation dose. / Imagens de tomografia computadorizada (CT), em diversos casos, precisam ser adquiridas com baixa contagem de fótons devido ao baixo tempo de exposição aos raios do tomógrafo para reduzir a dose de radiação ao máximo possível (na Medicina, princípio ALARA As Low As Reasonably Achievable) ou mesmo por questões de custo, fazendo com que as projeções obtidas sejam corrompidas por ruído Poisson. Invocando o Teorema Central do Limite, as imagens reconstruídas tendem a ser corrompidas por ruído Gaussiano. Além disso, observou-se que este ruído continua a ser dependente do sinal, depois da reconstrução. Desta forma, este trabalho propôs a filtragem de ruído da imagem reconstruída (pós-filtragem), adotando um modelo a priori contextual pela utilização de Campos Aleatórios Markovianos (MRF), a fim de melhorar a qualidade visual da imagem. Basicamente, para a filtragem contextual foram consideradas duas abordagens. Uma utilizando algoritmos iterativos de otimização combinatória como ICM (Iterated Conditional Modes), GSA (Game Strategy Approach) e MPM (Maximizer of the Posterior Marginals). E outra, utilizando variações do filtro de Wiener, considerando Informação de Fisher (Generalizado), MRF Separável e MRF Isotrópico. Ainda, para tratar a questão de ruído dependente do sinal, três novos métodos de estimação de suas variâncias locais, como também maneiras de se considerar este modelo tanto nos métodos iterativos quanto nos baseados em Wiener foram investigados. Os métodos foram aplicados em imagens simuladas e reais de CT reconstruídas por Retroprojeção Filtrada e POCS (Projections Onto Convex Sets). Além disso, foi proposto o uso de Non Local Means para uma melhor estimativa da imagem livre de ruído. Finalmente, diversos experimentos foram realizados e os resultados foram compilados e apresentados comparando os diversos métodos, inclusive com o método em estado-da-arte Non Local Means, mostrando que o contexto e a consideração de ruído dependente do sinal podem contribuir para a filtragem de ruído em CT pela melhora na relação Sinal-Ruído e, consequentemente, permitir a redução da dose de radiação.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:05:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1622.pdf: 14562973 bytes, checksum: 4eed3e493875c03ce1ce69357b3a29f1 (MD5) Previous issue date: 2007-08-29 / This work presents the space variant noise filtering of tomographic projections based on the Kalman filter. For development and filter selection it was evaluated different modalities of the Kalman filter, as well as included the use of Ascombe transform and neural network. Results were analyzed by means of Improvement in Signal to Noise Ratio (ISNR) measurements, which were obtained in a region of interest (ROI) on the resultant images, reconstructed with the use of a backprojection algorithm. In this context the results qualified the unscented Kalman filter with a neural network as the best configuration for filtering of soil tomographic projections. / Neste trabalho é apresentada a filtragem de projeções tomográficas com ruído variantes no espaço com base na filtragem de Kalman. Para o desenvolvimento e seleção dos filtros foram avaliadas diferentes modalidades da configuração de Kalman, incluindo o uso da transformada de Anscombe e redes neurais. Resultados foram analisados com base em medidas da melhoria na relação sinal/ruído (ISNR), as quais foram obtidas em uma região de interesse (ROI) nas imagens resultantes, reconstruídas com o uso do algoritmo de retroprojeção. Neste contexto os resultados qualificaram o filtro de Kalman descentralizado com uma rede neural possuindo três camadas do tipo perceptron como a melhor opção para a filtragem de projeções tomográficas da ciência do solo.

Neste trabalho, é apresentado um novo modelo de reconstrução tridimensional (3D) para amostras agrícolas com filtragem de Wiener em processamento paralelo, o qual é obtido a partir de reconstruções tomográficas bidimensionais (2D). No desenvolvimento, foram modelados algoritmos paralelos de retroprojeção filtrada e reconstrução tridimensional, baseando-se na inserção de um conjunto de planos virtuais entre pares de planos reais obtidos em ensaios tomográficos de raios X na faixa de energia de 56 keV a 662 keV. No modelo, os planos virtuais gerados em algoritmo paralelo são implementados com base na técnica de interpolação por B-Spline-Wavelet. Para validação do modelo desenvolvido, foi utilizada uma plataforma paralela composta de 4 processadores DSP, a qual possibilitou a troca de dados entre os processadores DSP e o envio de informações para o host, um computador desktop com processador Pentium III operando em 800 MHz. A extração de medidas de eficiência, de ganho e de precisão dos algoritmos paralelos foi realizada com base em um conjunto de amostras agrícolas (solo, vidro e madeiras) e de phantoms de calibração. Nessa avaliação, observou-se que o algoritmo de reconstrução 2D, utilizado como base para o algoritmo de reconstrução 3D, possibilitou uma alta eficiência para imagens de maior resolução, atingindo um pico de 92% de eficiência na resolução de 181X181 pixels. O algoritmo paralelo de reconstrução 3D foi analisado para um conjunto de amostras, sob diferentes configurações de planos reais e virtuais, organizados de forma a possibilitarem a avaliação do impacto causado pelo aumento da granularidade da comunicação e da carga de trabalho. Um melhor desempenho, com ganho médio igual a 3,4, foi obtido na reconstrução de objetos que demandaram o cálculo de um maior número de planos. Também, buscou-se conhecer a adaptabilidade do modelo para uso em arquitetura convencional, sendo que neste caso o uso de MPI permitiu a comunicação entre as tarefas projetadas em cada algoritmo paralelo. Adicionamente, foram incluídas ferramentas de visualização 2D e 3D para que usuários possam analisar as imagens e as características das amostras agrícolas em ambiente tridimensional. Os resultados obtidos indicam que o modelo de reconstrução 3D paralela trouxe contribuições originais para a área de tomografia agrícola aplicada à física de solos, bem como para a criação de ferramentas que viabilizem explorar recursos computacionais disponíveis em arquiteturas paralelas que demandem elevada capacidade de processamento. / This work presents a new method for three dimensional (3D) image reconstruction dedicated to the investigation in soil physics by means of X-ray tomography which is obtained using two-dimensional (2D) tomographic image reconstructed slices. The conception of the 3D model for reconstruction and visualization was based on the filtered back projection algorithm, operating under parallel environment together the insertion of virtual planes between pairs of real planes obtained by X-Ray tomography under energies varying from 56 keV to 662 keV. In this model, the virtual planes were generated by interpolation with the use of B-Spline-Wavelets. The evaluation of the 3D reconstruction model was established by using a set of agricultural samples (i.e., soil, glass, wood and calibration phantoms) having different configuration for the planes. Such configuration was based on setting not only the sizes and the number of the real but also the virtual planes in the volume. This procedure allows the impact measurements as a function of the increasing in workload and the communication granularity. To validate the reconstruction model, a dedicated parallel architecture composed of 4 DSP processors was used. This board enables data exchange between DSP processors and communication with host computer. A measurement of efficiency with a speed up equal to 3.4 was obtained using the same set of samples and a better performance was observed with a higher number of planes. Also, to understand about its adaptability, the model was implemented in conventional architecture, using MPI library to enable communication between designed tasks. Additionally, 2D and 3D visualization tools based on Vizualization ToolKit were included in order to help users to analyze images and their characteristics. Results have shown that the 3D parallel model reconstruction brought original contributions for the soil science diagnosis by X-Ray tomography, as well as to explore the available computational resources in parallel architectures, which demands great processing capacity.

Este trabalho dedica-se ao projeto e desenvolvimento de um veículo aéreo não tripulado. Tais veículos podem ser utilizados em diversas aplicações como monitoramento, vigilância, transporte, resgate, entre outros. Dentre os diversos tipos de veículos aéreos, este trabalho irá focar no modelo do quadrirotor, composto por quatro hélices contra-rotoras que estabilizam e movimentam o veículo. Para alcançar o objetivo de controlar este tipo de veículo, várias propostas e metodologias podem ser aplicadas, todas buscando contemplar o controle de todas ou parte das variáveis de estado presentes nesta planta. Neste texto serão descritas: as equações cinemáticas e dinâmicas que regem este sistema; o projeto e composição mecânica da aeronave; definição de sensores e atuadores juntamente com seus métodos de utilização; implementação de controlador linear por alocação direta de polos e Regulador Linear Quadrático juntamente com observador de estados de ordem plena e filtro de Kalman, para recuperação de estados não mensurados e filtragem de ruídos. Serão apresentados resultados em simulações para cada método de controle selecionado visando optar pelo melhor controlador para a aplicação da aeronave. O método selecionado será implementado para controlar a aeronave com os sensores e atuadores selecionados. Esta implementação será realizada a partir da técnica HIL Hardware in The Loop juntamente com o software MATLAB/Simulink visando validar o controlador em conjunto com a planta real, bem como o modelo dinâmico construído. / This work is dedicated to the project and development of an unmanned aerial vehicle. Such vehicles can be employed in various applications such as monitoring, surveillance, transportation, rescue and others. Among the types of aerial vehicles, this work is focused on the quadrotor, composed by four counter-rotating propellers which stabilize and displace the vehicle. In order to fulfill the objective of controlling this vehicle, many methodologies and propositions can be applied, seeking the control of all or a snippet of the state variables present in the system. There will be described in this work: the cinematic and dynamic equations that govern this system; the mechanical project and construction of the aircraft; sensors and actuators definition, along with its usage methods; linear control implementation of the pole placement and Linear Quadratic Regulator techniques along full order state observer and Kalman filtering in order to recover and filter non-measured states. Performance results in simulations will be presented on each control implementation to validate the best controller for the application and this implementation will be applied on the projected aircraft using the sensors and actuators selected. This implementation will be given through the HIL - Hardware in the Loop method using MATLAB/Simulink software to validate the control technique applied and the constructed dynamic model.

A segurança em sistemas de computação é uma das áreas mais críticas nas ciências da informação. Freqüentemente se ouve falar em alguma "brecha" descoberta em algum sistema. Não importando quão grave seja o problema, já existe certa paranóia em relação a questões de segurança. Esses furos na segurança podem ser explorados de diversas maneiras: para obter benefícios financeiros indevidos, personificação maliciosa a custos de uma pretensa "brincadeira", perda de informações sigilosas, danos em arquivos do sistema, etc. Esses são alguns dos motivos porque se investe cada vez mais em segurança. Como se não bastasse, ainda existem os problemas relativos a legislação: por um lado, o governo pode vir a exigir que a segurança em sistemas de informação seja encarada como um problema federal e impor controle sobre tudo que seja utilizado nos mecanismos de proteção; por outro lado, outros podem reclamar a necessidade de privacidade e liberdade de escolha em problemas relativos a segurança. Os sistemas são, a medida que agregam mais recursos, muito complexos e extensos, propiciando um meio fértil para acúmulo de erros e conseqüentes problemas de segurança. A conectividade alterou a realidade da computação: as redes de computadores estão aí para provar. Entretanto, os sistemas em rede a medida que facilitam a realização de uma série de tarefas também apresentam vulnerabilidades. As redes públicas são um exemplo crítico, pois todas as informações passam por meios não confiáveis sujeitos a alteração ou utilização por terceiros. A Internet talvez represente um dos ambientes mais críticos a nível de segurança. Devido a sua abrangência e velocidade com que cresce, ela é um dos ambientes mais propícios a disseminação e exploração de "furos" de segurança. Existem, entretanto, um esforço constante em desenvolvimento de mecanismos para protegê-la. "Internet Firewalls", são um conjunto de mecanismos utilizados para formar uma barreira de segurança entre a rede interna e a Internet. isolando-a das principais ameaças. Os componentes básicos de um "firewall" são o "packet filter" e o "proxy server". Basicamente, o que esses componentes fazem é uma filtragem dos pacotes. 0 "packet filter", como o nome sugere, faz uma filtragem dos pacotes até o nível de transporte (UDP e TCP). 0 "proxy server" atua como um procurador entre o cliente e o servidor real realizando uma filtragem a nível de aplicação; portanto, é uma tarefa mais apurada. Cada um desses componentes básicos apresentam os seus benefícios à segurança da rede interna. Um dos problemas desses mecanismos, é que eles acarretam em um "overhead" ao sistema, degradando o desempenho. Um "packet filter" tem de ser suficientemente rápido para que não seja o gargalo do sistema. De fato, como é apresentado nesse trabalho, pode-se conseguir um filtro tão rápido quanto necessário. A filtragem dos pacotes é baseada nas regras de filtragem que são elaboradas segundo a política de segurança, a qual estabelece qual o tipo de tráfego que pode existir entre a rede interna e a Internet. Cada pacote que passa pelo filtro é comparado com as regras de filtragem na ordem em que elas foram especificadas pelo administrador. Dependendo do número de regras, e este é um fator relevante porque são em grande número os serviços utilizados na rede, o tempo médio de filtragem aumenta. Uma solução para melhorar o desempenho na filtragem, é realizar a filtragem dos pacotes por sessão ("session filter"). Nesse caso somente se consegue atender aos serviços baseados no TCP (que é orientado a conexão); entretanto, considerando que os serviços mais utilizados na rede são baseados no TCP esse é um mecanismo viável. Na filtragem por sessão apenas o pacote de solicitação de conexão é comparado com a lista de regras de filtragem. Os pacotes subsequentes são verificados junto a uma "cache" de sessões ativas. Caso o pacote pertença a alguma sessão válida ele é passado adiante; caso contrário, ele é descartado. O acesso a "cache" deve ser suficientemente rápido para justificar esse procedimento. Além do ganho em desempenho, o filtro de sessões apresenta a vantagem de monitoramento: todas as sessões ativas entre a rede interna e a Internet estão registradas na "cache". Esta dissertação apresenta o projeto e a implementação de um "Packet/session filter". O filtro foi implementado como um módulo do "kernel" do sistema operacional "FreeBSD". O filtro "ip_fw" disponível como "freeware" na referida plataforma, serviu como referência básica para o desenvolvimento do filtro proposto. O utilitário "ipfw", disponível para gerenciar o filtro de pacotes "ip_fw", foi adaptado para interagir com o filtro desenvolvido. Os testes de desempenho apresentam resultados esperados. Ou seja, o filtro de sessão melhora consideravelmente o processo de filtragem em relação a um filtro convencional. O recurso de monitoramento das sessões ativas também representa uma facilidade a mais no controle e obtenção de estatísticas para o "firewall". / Security in computer systems is one of the most critical areas in "information sciences". Often it is heard something about a new "hole" discovered in some system. No matter how important is such a problem, there is a "paranoia" regarding questions about security. These security holes could be explored in a diversity of ways: to obtain financial benefits, to impersonate somebody to spoofing, to obtain secret informations, to damage to file systems, etc. Those are some of the reasons because so much time and money are spent in security. There are also some problems concerning legislation: government can demand that security in information systems is a federal problem and it can lead to impose control over everything that is used in protection mechanisms; on the other hand, there is the question of privacy and freedom of choice concerning to security. By adding new resources to the systems, the complexity is increase and new bugs and security problems can arise. Connectivity has changed the computer reality: computer networks show that. However, network systems also present weak points. Public networks are a critical example because all information flow by untrusted medias subject to modification or misuse by outsiders. The Internet may be one of the most critical environments concerning security. Because the internet covers almost all the world and grows so fast, it's able to dissiminate "holes" in security. There is, however, a constant effort to develop new mechanisms to protect the Internet, Internet Firewalls are a set of mechanisms used to build a security barrier between the internal network and the internet, maintaining the internal network far away from the main threats. The basic components of a firewall are the packet filter and the proxy server. These two components basically do a packet screening. The "packet filter", as the name suggests, makes a packet filtering up to the transport layer (UDP and TCP). The Proxy Server acts like a proxy between the client and the real server, the proxy does a packet filtering at the application level; therefore, it's a refined task. Each one of these components present their own benefits to the internal network security. A problem of those mechanisms is that they bring an overhead to the system, slowing the performance. A packet filter must be fast enough, otherwise it'll be the bottleneck in the system. The present work slows that, it's possible to obtain a filter as fast as necessary. The packet filtering is based on the filter rules which are prepared following the security policy that establishes what kind of traffic can flow between the internal network and the Internet. Each packet that passes through the filter is compared with the filtering rules to check if it is in the sequence specified by the administrator. Depending on the number of rules, and this is an important issue because there is a great number of services available in the network, the filtering mean time increases. A solution to improve the filtering process is to make the packet filtering by session (session filter). In this case it's only possible to attend to TCP, based services (connection oriented); however, considering that the most used services in the internet are based on TCP this is a feasible mechanism. In the session filtering only the first packet is compared against the filtering rules. The next packets are verified against a session cache. If the packet refers to a valid session it's sent forward; otherwise, it's dropped. The access time to the cache must be fast enough in order to allow applying this procedure. Beyond the performance improvement the session filter presents the advantage of monitoring: all the active sessions are recorded in the "cache". This work presents the project and development of a "packet/session filter". The filter was developed as a kernel module of the operating system "FreeBSD". The filter "ip_fw" available as freeware served as a basic reference to the implementation of the filter here presented. The "ipfw" utility available to manage the "ipfw" packet filter was adapted to interact to the developed filter. The performance benchmark presents expected results. The session filter enhances the filtering process when compared to the conventional packet filter. The monitoring facility also represents an enhancement the control and statistics gathering.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:59:32Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5160_1.pdf: 4852221 bytes, checksum: 00af0b636289f3973abc1f5ce9bce923 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2004 / O ru´ıdo speckle aparece em imagens com iluminac¸ ao coerente, tais como, sonar, laser, ultra-sonografia e radar de abertura sint´etica (Synthentic Aperture Radar SAR). Existem diversas t´ecnicas para reduc¸ ao de ru´ıdo speckle. Este trabalho propoem uma metodologia que permite a utilizac¸ ao destas t´ecnicas a fim de produzir uma imagem filtrada. Esta imagem filtrada ´e obtida combinando pontualmente de forma linear as t´ecnicas j ´a dispon´ıveis. Os coeficientes da combinac¸ ao linear s ao encontrados tal que satisfac¸am aproximadamente as expectativas do usu´ario. A t´ecnica ´e denominada Filtragem Interagente, desde que as expectativas do usu´ario s ao expressas atrav´es das especificac¸ oes das regi oes de interesse e dos valores desejados associados a cada regi ao de interesse. A t´ecnica ´e implementada na linguagem IDL e integrada ao ENVI, uma plataforma de processamento de imagens. A proposta ´e avaliada em imagens sint´etica e real SAR utilizando duas medidas de qualidade, o erro m´edio quadr ´atico normalizado (NMSE - Normalized Mean Square Error) e o n ´umero equivalente de visadas (ENL - Equivalent Number of Looks), sob o crit´erio da relac¸ ao sinal-ru´ıdo (SNR Signal-to-Noise Ratio). Os resultados quantitativos e qualitativos obtidos s ao superiores aos obtidos com filtros cl ´assicos redutores de ru´ıdo speckle e as imagens obtidas satisfazem as expectativas do usu´ario.

Orientador: Clésio Luis Tozzi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T06:32:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Freitas_GreiceMartinsde_M.pdf: 16453422 bytes, checksum: fa0ae64561fd346237c57310fb0d0073 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A crescente utilização de câmeras de vídeo para o monitoramento de ambientes, auxiliando no controle de entrada, saída e trânsito de indivíduos ou veículos tem aumentado a busca por sistemas visando a automatização do processo de monitoramento por vídeos. Como requisitos para estes sistemas identificam-se o tratamento da entrada e saída de objetos na cena, variações na forma e movimentação dos alvos seguidos, interações entre os alvos como encontros e separações, variações na iluminação da cena e o tratamento de ruídos presentes no vídeo. O presente trabalho analisa e avalia as principais etapas de um sistema de rastreamento de múltiplos objetos através de uma câmera de vídeo fixa e propõe um sistema de rastreamento baseado em sistemas encontrados na literatura. O sistema proposto é composto de três fases: identificação do foreground através de técnicas de subtração de fundo; associação de objetos quadro a quadro através de métricas de cor, área e posição do centróide - com o auxílio da aplicação do filtro de Kalman - e, finalmente, classificação dos objetos a cada quadro segundo um sistema de gerenciamento de objetos. Com o objetivo de verificar a eficiência do sistema de rastreamento proposto, testes foram realizados utilizando vídeos das bases de dados PETS e CAVIAR. A etapa de subtração de fundo foi avaliada através da comparação do modelo Eigenbackground, utilizado no presente sistema, com o modelo Mistura de Gaussianas, modelo de subtração de fundo mais utilizado em sistemas de rastreamento. O sistema de gerenciamento de objeto foi avaliado por meio da classificação e contagem manual dos objetos a cada quadro do vídeo. Estes resultados foram comparados à saída do sistema de gerenciamento de objetos. Os resultados obtidos mostraram que o sistema de rastreamento proposto foi capaz de reconhecer e rastrear objetos em movimento em sequências de vídeos, lidando com oclusões e separações, mostrando adequabilidade para aplicação em sistemas de segurança em tempo real / Abstract: There are immediate needs for the use of video cameras in environment monitoring, which can be verified by the task of assisting the entrance, exit and transit registering of people or vehicles in a area. In this context, automated surveillance systems based on video images are increasingly gaining interest. As requisites for these systems, it can be identified the treatment of entrances and exits of objects on a scene, shape variation and movement of followed targets, interactions between targets (such as meetings and splits), lighting variations and video noises. This work analyses and evaluates the main steps of a multiple target tracking system through a fixed video camera and proposes a tracking system based on approaches found in the literature. The proposed system is composed of three steps: foreground identification through background subtraction techniques; object association through color, area and centroid position matching, by using the Kalman filter to estimate the object's position in the next frame, and, lastly, object classification according an object management system. In order to assess the efficiency of the proposed tracking system, tests were performed by using videos from PETS and CAVIAR datasets. The background subtraction step was evaluated by means of a comparison between the Eigenbackground model, used in the proposed tracking system, and the Mixture of Gaussians model, one of the most used background subtraction models. The object management system was evaluated through manual classification and counting of objects on each video frame. These results were compared with the output of the object management system. The obtained results showed that the proposed tracking system was able to recognize and track objects in movement on videos, as well as dealing with occlusions and separations, and, at the same time, encouraging future studies in order for its application on real time security systems / Mestrado / Engenharia de Computação / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Jose Claudio Geromel / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-13T09:58:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Korogui_RubensHideo_D.pdf: 1047054 bytes, checksum: 1a066f84d7ea84703434bdb049a62a20 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Uma das temáticas abordadas neste trabalho é o problema de filtragem robusta em norma H2 para sistemas lineares a tempo contínuo e a tempo discreto. Consideramos que os sistemas estão sujeitos a incertezas paramétricas inicialmente do tipo politópicas e, em seguida, do tipo que admite representação linear fracionária. Calculamos limitantes inferior e superior para a norma H2 do erro de estimação, resolvendo-se problemas minimax, escrevendo-os em formato de desigualdades matriciais lineares LMI. Dessa maneira calculamos um intervalo de otimalidade que permite certificar o desempenho do filtro robusto projetado. Em seguida, aplicamos a metodologia proposta em problemas de estimação envolvendo um motor de indução trifásico e uma linha de transmissão com derivação. O presente trabalho também apresenta o que chamamos de sistema linear de comparação, cuja proposta é servir como alternativa para estudar sistemas com atraso. Utilizando a substituição de Rekasius construímos um sistema linear invariante no tempo que permite obter informações sobre a estabilidade e o cálculo de norma H8 para sistemas desta classe. Em vista da formulação através de matrizes de representação de estado é possível estender sem maiores dificuldades os resultados para o projeto de controladores via realimentação de estado e de filtros para sistemas com atraso. / Abstract: One of the themes considered in this work is the robust H2 filtering design problem for linear time invariant continuous and discrete time systems. We assume that the systems are subject to parametric uncertainty, initially of the polytopic type and later as linear fractional transformation parametric uncertainties. We calculate lower and upper bounds to the H2 squared norm of the estimation error by means of the equilibrium solution of a minimax problem, that can be formulated in a linear matrix inequality framework. Under this approach we provide an optimality gap that allows us to certify the performance of the designed robust filter. Afterwards, we apply the proposed methodology to estimation problems involving a three-phase induction motor and a transmission line with a stub. This work also considers what we call a linear comparison system, whose goal is to serve as an alternative to study time-delay systems. Using the Rekasius substitution we construct a linear time invariant system that allows us to get information about stability and H8 norm of this class of systems. Based on this approach in terms of state space matrices it is possible to extend the results to state feedback design and filtering design without any further assumptions. / Doutorado / Automação / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Paulo Augusto Valente Ferreira, Alessandro Correa Victorino, Samuel Siqueira Bueno / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-08T18:02:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Castro_CesarDantasde_M.pdf: 3031758 bytes, checksum: 02179aa87aa18297b9b19bef7fb5b647 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Este trabalho disserta sobre o desenvolvimento e a implementação de um sistema de localização e mapeamento simultâneos (SLAM) para um veículo robótico aéreo. Utilizando tal sistema, um robô que sobrevoe determinada área, até então desconhecida, deve ser capaz de conhecer sua postura no ambiente e mapeá-lo, sem o auxílio de mapas ou outras informações externas. Para alcançar este objetivo, o sistema recebe informações de uma unidade de medição inercial e de uma câmera, que observa características do ambiente e, indiretamente, a posição e a atitude do robô. Para fundir as informações dos dois conjuntos sensoriais embarcados, é utilizada uma arquitetura baseada no filtro de Kalman estendido, que atua como um estimador tanto da localização do dirigível quanto do mapa. Este sistema representa um primeiro passo em direção a uma solução de SLAM em seis graus de liberdade para o Projeto AURORA, que visa o desenvolvimento de tecnologia em robótica aérea. Desta forma, a abordagem proposta é validada em um ambiente de simulação composto de sensores virtuais e do simulador dinâmico do projeto AURORA. Os resultados apresentados mostram a eficácia da metodologia / Abstract: This work addresses the development and implementation of a simultaneous localization and mapping (SLAM) system for aerial robotic vehicles. Through this system, a robot flying over an unknown region must be capable of detecting its position accurately and, at the same time, constructing a map of the environment without the help of maps or any other external information. To reach that goal, the system receives input data from an inertial measurement unit and a single camera, which observes features in the environment and, indirectly, the robot¿s position and attitude. The data from both onboard sensors are then fused using an architecture based on an extended Kalman filter, which acts as an estimator of the robot pose and the map. This system represents a first step towards a six degrees of freedom SLAM solution for Project AURORA, whose goal is the development of technology on aerial robotics. As such, the proposed methodology is validated in a simulation environment composed of virtual sensors and the aerial platform simulator of the AURORA project based on a realistic dynamic model. The reported results show the efficiency of the approach / Mestrado / Automação / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Edson Bim / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-09T18:47:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santana_EudemarioSouzade_D.pdf: 2512813 bytes, checksum: 189069455159efa5f8327460e869f749 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Esta tese trata do emprego do controle preditivo baseado no modelo (MBPC-Model Based Predictive Control) no acionamento do motor de indução do trifásico, para controle de fluxo de rotor e velocidade. A estratégia MBPC baseia-se na minimização do erro entre as referências futuras e a predição do modelo, para gerar os sinais de controle. Nesta tese, o motor de indução é descrito por espaço de estados e, diferentemente, do MBPC não linear, que emprega algoritmos de busca para determinar os sinais de controle, a estratégia escolhida faz inearizações sucessivas. Assim sendo, a cada ciclo gera-se a lei de controle, sendo que esta é dada por uma equação algébrica. São necessários ao controlador preditivo o conhecimento das tensões de terminal do estator e das seguintes variáveis de estado: corrente de estator, fluxo de rotor e velocidade de eixo. Para a estimação dos estados é empregado o filtro de Kalman estendido. O torque de carga é tratato como uma perturbação e sua magnitude é obtida por duas abordagens: pela equação eletromecânica e pelo filtro de Kalman estendido. Resultados de simulação computacional e experimentais validam a proposta / Abstract: This thesis presents the results concerning the control of rotor flux and speed of the induction motor using MBPC strategy, which is based on the error minimization between the future set point and model prediction, resulting in control signals. In the case studied in this thesis the motor model is described in space-state. The non linear MBPC emploies search algorithms to find the control signals, whereas the technique used in this thesis made sucessives linearizations on model; therefore in every control cicle a new algebraic control lay is found. The predictive control needs to know the stator voltage and the following state variables: stator current, rotor flux and speed. In the order to estimate the states an extended Kalman filter is employed. The load torque is considered as a disturbance and its amplitude is obtained in two ways: by calculation via eletromechanical equation and by estimation via Kalman filter. The proposal has been validated by imulations and experiments / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica